(57)【要約】自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中のピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを、速やかかつ静粛に行う。エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、エンジンを始動するためのスタータモータと、スタータモータの回転をリングギアに伝達するピニオンギアと、ピニオンギアを移動させ、リングギアと噛み合わせるピニオンギア噛み合わせ手段と、ピニオンギアとリングギアとの回転数差を取得する回転数差取得手段と、回転数差取得手段により取得されたピニオンギアとリングギアとの回転数差が閾値を下回った時に、ピニオンギア噛み合わせ手段によりピニオンギアを移動させる再始動制御手段とを備え、再始動制御手段は閾値設定手段を有し、当該閾値設定手段に入力される特性に対応した閾値が予め設定されている。
2011092765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイドルストップ条件が成立するとアイドルストップを行う、自動アイドルストップシステムのエンジン始動装置であって、
前記エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、
前記エンジンを始動するためのスタータモータと、
前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、
当該ピニオンギアと前記リングギアとの回転数差を取得する回転数差取得手段と、
前記ピニオンギアを移動させ、前記リングギアと噛み合わせるピニオンギア噛み合わせ手段と、
前記回転数差取得手段により取得されたピニオンギアとリングギアとの回転数差が閾値を下回った時に、前記ピニオンギア噛み合わせ手段によりピニオンギアを移動させる再始動制御手段と、を備えるとともに、
前記再始動制御手段は閾値設定手段を有し、当該閾値設定手段に入力される特性に対応した前記閾値が予め設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記閾値設定手段は、データテーブルを用いて前記閾値を決定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記閾値設定手段は、関数を用いて前記閾値を決定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記再始動制御手段は、エンジン回転数が所定回転数以上である場合に、前記アイドルストップ条件の成立に基づき、スタータモータに通電を開始することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記アイドルストップシステムのエンジン始動装置において、前記アイドルストップ条件の成立後、さらに再始動条件の成立によりエンジンを再始動させるものであって、
前記再始動制御手段は、エンジン回転数が所定回転数以上である場合に、前記再始動条件の成立に基づき、スタータモータに通電を開始することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項６】
エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段を備え、
前記閾値設定手段は少なくとも前記クランク角検出手段により検出されたクランク角を入力とすることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項７】
スタータモータに通電を開始してからの時間を検出するタイマーあるいは、ピニオンギアの回転数を取得するピニオンギア回転数取得手段を備え、
前記閾値設定手段は少なくとも検出された通電を開始してからの時間あるいは、ピニオンギア回転数を入力とすることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項８】
スタータモータに通電を開始してからの時間を検出するタイマーを備え、
前記通電を開始してからの時間によりピニオンギア回転数を推定することを特徴とする請求項７に記載のエンジン始動装置。
【請求項９】
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備え、
前記閾値設定手段は検出されたエンジン回転数を入力とすることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項１０】
前記閾値設定手段は前記クランク角に加え、少なくとも前記ピニオンギア回転数もしくは前記エンジン回転数を入力とすることを特徴とする請求項６に記載のエンジン始動装置。
【請求項１１】
車両の走行中にエンジン以外からエンジンへと伝達される回転トルクを検出する伝達トルク検出手段を備え、
前記閾値設定手段により出力された前記閾値を、前記伝達トルク検出手段により検出された伝達トルクに基づき補正することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項１２】
スタータモータの立ち上がり特性を検出するモータ立ち上がり特性検出手段を備え、
前記閾値設定手段により出力された前記閾値を、前記モータ立ち上がり特性検出手段により検出されたモータ立ち上がり特性に基づき補正することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【請求項１３】
前記ピニオンギア噛み合わせ手段が前記ピニオンギアを移動させ、前記リングギアと噛み合わせるのに要する噛み合い所要時間を推定する噛み合い所要時間推定手段を備え、
前記閾値設定手段により出力された前記閾値を、前記噛み合い所要時間推定手段により推定された噛み合い所要時間に基づき補正することを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムのためのエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、所定の条件が満たされると自動でアイドルストップを行う自動アイドルストップシステムが開発されてきた。その中でもスタータによる自動アイドルストップシステムは車両のシステム変更が少なく、低コストである反面、エンジンが完全に停止するまで噛み合うことができないという課題があった。【０００３】
この課題に対し、エンジンの再始動時にスタータモータを調速通電によりエンジン回転数と同期させ、回転数差が所定の閾値より小さくなった時点でピニオンギアを押し出し噛み合わせているものがある(例えば特許文献１参照)。
また、将来のリングギア回転数を予測し、ピニオン回転数が将来のリングギア回転数と同期する時点を予測し、その時点に合うようにピニオンギアの押し出しタイミングまたは押し出し速度を制御しているものがある(例えば特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０７０６９９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１あるいは２の発明は、従来のようにエンジンの回転が完全停止したと判定されるまで待ってから再始動制御を行うものと比較すると、明らかに迅速なエンジンの再始動が可能なシステムである。
しかしながら、上記特許文献１においては、デューティ制御等により、スタータを調速通電するための手段が別途必要となり、コストアップにつながる恐れがある。また、上記特許文献２においては、将来のリングギア回転数を予測して、ピニオン回転数が同期する時点を予測するため、少なくとも一定の幅を持った期間のリングギア回転数を予測、もしくはオンラインで常に予測する必要があり、高性能なエンジンＥＣＵ（ここで「ＥＣＵ」はElectronic Control Unitの略称。以下同様）への変更が新たに必要となる場合があり、コストアップにつながる恐れがある。さらに、将来の回転数を予測するため、予測するためのパラメータにノイズが発生した場合に、予測した回転数が実際の値と大きく異なってしまう恐れもある。【０００６】
この発明は係る問題を解決するためになされたものであり、大きな演算負荷およびコストアップを必要とせずに、自動アイドルストップシステムにおけるエンジンの惰性回転中のピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを、速やか、かつ静粛に行うことを可能にしたエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジン始動装置は、アイドルストップ条件が成立するとアイドルストップを行う、自動アイドルストップシステムのエンジン始動装置であって、前記エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、前記エンジンを始動するためのスタータモータと、前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、当該ピニオンギアと前記リングギアとの回転数差を取得する回転数差取得手段と、前記ピニオンギアを移動させ、前記リングギアと噛み合わせるピニオンギア噛み合わせ手段と、前記回転数差取得手段により取得されたピニオンギアとリングギアとの回転数差が閾値を下回った時に、前記ピニオンギア噛み合わせ手段によりピニオンギアを移動させる再始動制御手段と、を備え、前記再始動制御手段は閾値設定手段を有し、当該閾値設定手段に入力される特性に対応した前記閾値が予め設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、ピニオンギアとリングギアとの噛み合わせを速やかかつ静粛に行うことで、ドライバに違和感を与えず、さらに噛みあわせ時の騒音低減および部品の長寿命化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回転数差取得手段の概略構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるピニオン押し出し手段の概略構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるアイドルストップ制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１におけるエンジン再始動制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１におけるアイドルストップ開始からエンジンが惰性回転により回転数が降下していく際の、エンジン回転数およびクランク角を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるスタータモータに通電を開始してからの時間とピニオンギア回転数を示す模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１における通電時間とピニオンギア回転数変化量のデータテーブルの一例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１におけるソレノイドへの印加電圧変化時の補正係数のデータテーブルの一例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１におけるソレノイド電流変化時の補正係数のデータテーブルの一例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における電源電圧変化時の補正係数のデータテーブルの一例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１におけるスタータ経年変化時の補正係数のデータテーブルの一例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１におけるアイドルストップ制御の流れを示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１における噛み合い制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１０】
１０  エンジンＥＣＵ、１１  リングギア、１２  クランク角センサ、１３  コントローラ、１４  ピニオンギア、１５  プランジャ、１６  ソレノイド、１７  スタータモータ、１８  タイマー、１９  スタータ、２０  エンジン始動装置、２１  エンジン回転数検出手段、２２  ピニオンギア噛み合わせ手段。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、エンジンＥＣＵ１０はアイドルストップ条件（例えば車速5km/h以下かつドライバがブレーキを踏んでいる等）が成り立つか否かを判定し、これをエンジン始動装置２０のコントローラ１３に入力する。エンジン始動装置２０は、エンジンのクランク軸(図示省略)に連結しているリングギア１１と、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ１２と、スタータ１９と、スタータモータ１７とソレノイド１６への通電を制御するコントローラ１３と、スタータモータ１７への通電を開始してからの時間を検出するタイマー１８と、スタータモータ１７の立ち上がり特性に応じて前記通電開始からの時間を入力としてピニオンギア回転数Ｎｐを出力とする第二のデータテーブルＴｂ２（図示省略）を備える。スタータ１９は、スタータモータ１７と、スタータモータ１７の回転を伝えるピニオンギア１４と、ピニオンギア１４を押し出しリングギア１１と噛み合わせるためのプランジャ１５と、通電することによりプランジャ１５を可動させることができるソレノイド１６を備える。コントローラ１３による通電の制御は、スタータモータ１７への通電と、ソレノイド１６への通電を独立して制御することができる。
また、コントローラ１３はエンジンの再始動にあたって、クランク角、エンジン回転数、ピニオンギア回転数を入力として、ソレノイド１６への通電を決定するための回転数差の閾値Ｎｄｉｆｆを出力するデータテーブルＴｂ１（図示省略）を備えている。
また、本発明の実施の形態においてはクランク角はＢＴＤＣ(上死点前)で表すこととする。
【００１２】
また、エンジン回転数Ｎｒは、クランク角センサ１２からのセンサ入力周期から、コントローラ１３で演算しているが、代わりに回転エンコーダやリングギアの歯のパルスを検出できるパルス発生器等を備え、これらからの信号のＦＶ(周波数−電圧)変換等による別の手段を用いてエンジン回転数Ｎｒを検出してもよい。
【００１３】
また、ピニオンギア回転数Ｎｐに関しても、通電開始からの時間により現在のピニオンギア回転数を推定しているが、ホール素子等によるピニオンギア回転数センサで直接検出してもよく、また、ピニオンギア回転数センサ以外にも、スタータモータ１７に印加される電圧または電流に対応した回転数テーブル等、別の手段を用いてピニオンギア回転数Ｎｐを検出してもよい。
【００１４】
なお、図１ではコントローラ１３とエンジンＥＣＵ１０を別々のものとして示しているが、コントローラ１３を備える代わりに、エンジンＥＣＵ１０が処理を行っても良い。従ってエンジン始動装置２０はエンジンＥＣＵ１０を含み得る。
また、コントローラ１３およびエンジンＥＣＵ１０、もしくはどちらか一方が再始動制御手段を構成し、コントローラ１３およびエンジンＥＣＵ１０、もしくはどちらか一方とクランク角センサ１２とリングギア１１とタイマー１８が回転数差取得手段２１を構成し(図２)、コントローラ１３およびエンジンＥＣＵ１０、もしくはどちらか一方とプランジャ１５とソレノイド１６がピニオンギア噛み合わせ手段２２（図３）を構成する。
【００１５】
また、通常、ピニオンギア１４はリングギア１１に比して歯数が少ないが、混乱を避けるため、本実施例でのピニオンギア回転数、エンジン回転数は、ピニオンギアとリングギアの歯数比を考慮して、リングギアでの回転数に換算したものを用いることとする。
【００１６】
次に実施の形態１の動作について図４、図５を用いて説明する。図４、図５は各々実施の形態１におけるコントローラ１３およびエンジンＥＣＵ１０での処理を示すフローチャートである。
【００１７】
まずエンジンＥＣＵ１０において、アイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する(Ｓ１１０)。成立していなければ次の制御周期へと進む。ステップＳ１１０でアイドルストップ条件が成立していたならば、アイドルストップ制御を開始し(Ｓ１１１)、エンジンＥＣＵ１０の制御によりエンジンへの燃料供給をストップさせる。そして、エンジンの惰性回転によりエンジン回転数が降下する間に、エンジンＥＣＵ１０への信号でエンジン再始動条件(例えばドライバがブレーキペダルから足を離す等)が成立しているか否かを判定する(Ｓ１１２)。再始動条件が成立している場合には、ステップＳ１１３に進み、再始動条件が成立していない場合には、次の制御周期へと進む。
【００１８】
ステップＳ１１３では、エンジン再始動制御を開始する。
【００１９】
次に図５を用いて、エンジン再始動制御について説明する。
まずステップＳ１２０においてエンジン回転数Ｎｒがエンジン自己復帰可能回転数Ｎｒ1（例えば７００ｒｐｍ）以上か否かの判定を行う。
【００２０】
ここで、エンジン自己復帰可能とは、スタータ１９によるクランキングを行わずに、燃料を噴射し着火するだけで再始動できることであり、例えば燃料を多めに噴射することで、燃焼させやすくする等の制御がある。なお、エンジン自己復帰の制御の詳細に関しては、ここでは詳細説明は行わない。
【００２１】
ステップＳ１２０においてエンジン回転数Ｎｒがエンジン自己復帰回転数Ｎｒ1以上と判定されたならば、ステップＳ１２１に進み、上述した燃料供給による再始動を行い、エンジンを再始動させる。また、ステップＳ１２０においてエンジン回転数がエンジン自己復帰可能回転数Ｎｒ1より小さかった場合は、ステップＳ１２２へと進む。
ステップＳ１２２では、エンジン回転数Ｎｒがスタータモータ１７を回転させることなくリングギア１１とピニオンギア１４が噛み合い可能な、噛み合い可能回転数Ｎｒ2以下か否かの判定を行う。
ステップＳ１２２において、エンジン回転数Ｎｒが噛み合い可能回転数Ｎｒ2以下であると判定されたならば、ステップＳ１２３へと進み、ソレノイド１６への通電によりプランジャ１５を可動させ、ピニオンギア１４を押し出し、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせる。
そしてステップＳ１２４へと進み、スタータモータ１７への通電によりピニオンギア１４の回転を開始し、ステップＳ１２９(図５参照)においてクランキングによりエンジンを再始動させる。
ステップＳ１２２において、エンジン回転数Ｎｒが噛み合い可能回転数Ｎｒ2より大きいと判定されたならば、ステップＳ１２５へと進み、スタータモータ１７への通電によりピニオンギア１４の回転を開始する。
【００２２】
ステップＳ１２６において、ピニオンギア１４の押し出しを開始するタイミングを決定するための回転数差閾値Ｎｄｉｆｆが決定される。
そしてステップＳ１２７では、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｐとの回転数差と、ステップＳ１２６において決定された回転数差の閾値Ｎｄｉｆｆとを比較し、閾値Ｎｄｉｆｆより小さければ、ステップＳ１２８へと進み、ソレノイド１６への通電によりプランジャ１５を可動させ、ピニオンギア１４を押し出し、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせる。また、ステップＳ１２７において、エンジン回転数Nrとピニオンギア回転数Ｎｐとの回転数の差が閾値Ｎｄｉｆｆ以上であるならばステップＳ１２６へと戻り、回転数差が閾値Ｎｄｉｆｆより小さくなるまでステップＳ１２６、Ｓ１２７を繰り返す。
【００２３】
ここで、ステップＳ１２６における閾値Ｎｄｉｆｆ決定に関して、図６、図７、図８を用いて詳細を説明する。
閾値Ｎｄｉｆｆの決定は、ピニオンギア１４の押し出しを開始してから、一定の遅れ、すなわち当接するまでの遅れ時間中にエンジン回転数およびピニオン回転数が変化するかを予め記憶しているデータテーブルＴｂ１およびＴｂ２によって決定する。
本実施例では、エンジン回転数とクランク角により当接遅れ時間中のエンジン回転数の変化量を、スタータモータに通電を開始してからの時間により当接遅れ時間中のピニオンギア回転数の変化が決定される構成となっている。
図６はアイドルストップ開始による惰性回転中のクランク角とエンジン回転数のグラフを表している。例えば時間ｔ１にピニオンギア１４の押し出しを開始した時に、一定の遅れ、すなわち当接するまでの遅れ時間を持って時間ｔ２においてリングギアに当接し、その間にエンジン回転数はＮｒｔ１からＮｒｔ２まで低下することとなる。
【００２４】
一方、時間ｔ２にピニオンギア１４の押し出しを開始した場合には、時間ｔ３でリングギアに当接することとなるが、その間のエンジン回転数変化量はＮｒｔ２からＮｒｔ３となる。ここで、ピニオンギアの押し出しを開始してからリングギアに当接するまでの遅れ時間はピニオンギアが移動する速度によって決定されるためほぼ一定である（すなわち、ｔ２−ｔ1≒ｔ３−ｔ２）。しかしながら、図示するようにほぼ同じ期間であるにも関わらず、Ｎｒｔ２からＮｒｔ３への低下量はＮｒｔ１からＮｒｔ２への低下量と比較して大きなものとなる。
【００２５】
これは時間ｔ１からｔ２の間では、各気筒いずれかの圧縮上死点を通過することによるトルク脈動の影響があり、一方、このトルク脈動を含まない時間ｔ２からｔ３の間のエンジン回転数の変化量が大きくなるからである。
エンジン回転数とクランク角を入力としてエンジン回転数変化量を決定するデータテーブルＴｂ１は表１のように表される。
【００２６】
【表１】
2011092765.tif 000003
【００２７】
このデータテーブルＴｂ１に基づき、処理時（Ｓ１２６開始時）のエンジン回転数及びクランク角からエンジン回転数変化量が決定される。つまり、ステップＳ１２６において閾値を決定する際に例えば、エンジン回転数６００rpm、クランク角６０degであった場合に、エンジン回転数の変化量は１５０rpmと決定される。そして、後述するピニオンギア回転数の変化量と足し合わせて、閾値を決定する。
また例えばエンジン自己復帰回転数Ｎｒ1が低く、エンジン回転数を考慮しなくていい場合（エンジン自己復帰可能回転数Ｎｒ1と噛み合い可能回転数Ｎｒ2との差が小さい時等）には、上記入力をクランク角のみにしてもよく、その場合には例えば表２に示すようにエンジン回転数４００rpmのテーブルを用いてもよい。
【００２８】
【表２】
2011092765.tif 000004
【００２９】
あるいは逆にエンジン回転数のみを入力として、前記エンジン回転数の変化量を求めても良い。
これによりデータテーブルＴｂ１の容量がクランク角とエンジン回転数の２入力テーブルを持つ場合と比べて小さくなり、必要なメモリ量を少なくすることが可能となる。
【００３０】
よって、当接までの遅れ時間の間にどれだけエンジンが回転するかと当接までの遅れ時間の間にトルク脈動の区間を含むかにより、当接までの遅れ時間の間にどの程度エンジン回転数が変化するかが決定される。すなわち、データテーブルＴｂ１に処理時（Ｓ１２６開始時）のエンジン回転数（当接までの遅れ時間の間にどれだけエンジンが回転するか）と処理時（Ｓ１２６開始時）のクランク角度（当接までの遅れ時間の間にトルク脈動の区間を含むか）が入力されることによりエンジン回転数の変化量が決定される。
【００３１】
次に図７は、スタータモータに通電を開始してからの時間（以下では、通電時間と呼ぶ）とピニオンギア回転数との関係を示すグラフであり、スタータモータ１７の立ち上がり特性を示す図である。例えば時間ｔｐ１にピニオンギア１４の押し出しを開始した時に、当接までの遅れ時間を持ち、時間ｔｐ２にピニオンギアがリングギアに当接する。その間にピニオンギア回転数はＮｐｔｐ１からＮｐｔｐ２まで上昇することとなる。
【００３２】
一方、時間ｔｐ２にピニオンギア１４の押し出しを開始した場合には、当接するまでの遅れ時間をもって、時間ｔｐ３でリングギアに当接することとなるが、その間のピニオンギア回転数変化量はＮｐｔｐ２からＮｐｔｐ３となり、図示するようにＮｐｔｐ１からＮｐｔｐ２への上昇と比較して小さなものとなる。これは時間が経つにつれて、回転数が上昇したことによる逆起電力の増加等が原因である。よって、ピニオンギア１４の押し出しを開始する時点でのピニオンギア回転数により、当接までの遅れ時間の間に、どの程度ピニオンギア回転数が変化するかは決定される。
ここで、入力を通電時間、出力をピニオンギア回転数変化量とするデータテーブルＴｂ２は図８に示すようになる。図の横軸が通電開始してからの経過時間、縦軸が処理時（ステップS１２３）のピニオンギア回転数変化量である。つまり、ステップＳ１２６において閾値を決定する際に例えば通電開始から９０ｍｓ経過時点でのピニオンギア回転数変化量は２０ｒｐｍとなる。そして、前述のエンジン回転数の変化量と足し合わせて、閾値が決定される。
【００３３】
従って、ピニオンギア１４の押し出しを開始する時点でのエンジン回転数、クランク角度、通電時間より、データテーブルＴｂ１およびＴｂ２に基づいてギア当接までの遅れ時間の間に回転数差がどれだけ変化するかが決定されるため、当接時の回転数差が小さくなりスムーズに噛み合わせることが可能となる。すなわち、閾値をデータテーブルの各入力により変更することにより、状況に応じた閾値を選択でき、スムーズなギア噛み合いを実現できる。
そして、ステップＳ１２９においてクランキングによりエンジンを再始動させる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態１では、アイドルストップ条件の成立を指令するエンジンＥＣＵと、エンジンのクランク軸に連結するリングギアと、エンジンを始動するためのスタータモータと、前記スタータモータの回転を前記リングギアに伝達するピニオンギアと、前記ピニオンギアとリングギアとの回転数差を取得する回転数差取得手段と、前記ピニオンギアを移動させ、前記リングギアと噛み合わせるピニオンギア噛み合わせ手段と、
少なくともエンジン回転数が、スタータモータを回転させずにリングギアとピニオンギアが噛み合い可能な所定回転数以上である場合に、前記スタータモータに通電を開始し、前記回転数差取得手段により取得されたピニオンギアとリングギアとの回転数差が閾値を下回った時に、前記ピニオンギア噛み合わせ手段によりピニオンギアを移動させる再始動制御手段と、前記再始動制御手段は閾値設定手段を有し、当該閾値設定手段に入力される特性に対応した前記閾値が予め設定されている。
【００３５】
この実施の形態１によれば、エンジン回転数、クランク角度、通電時間より、データテーブルＴｂ１およびＴｂ２に基づいて、回転数差の閾値Ｎｄｉｆｆが決定されるため、例えば、トルク脈動に対応した噛み合いを実現できるなど、状況に応じた閾値を選択でき、スムーズにエンジンを再始動させることができる。また、調速通電に必要な機構や、将来のエンジン回転数およびピニオンギア回転数を予測するための演算も不要である。
【００３６】
本実施例において閾値設定手段としてデータテーブルＴｂ１およびＴｂ２を用いたが、データテーブルではなくクランク角とエンジン回転数を入力とする関数を用いてもよく、例えば表１に示すデータテーブルＴｂ１のスプライン補間等により求めた関数を用いて閾値を設定してもよい。
また、データテーブルＴｂ１への入力はエンジン回転数、クランク角度、通電時間の３つとしたが、必ずしもこの３つに限らなくてもよく、例えば回転数センサや電圧または電流に対応した回転数テーブル等からピニオンギアの回転数を取得し、データテーブルＴｂ２への入力を通電時間の代わりにピニオンギア回転数としてもよい。これによりタイマーを備える必要がなく、またエンジン回転数とピニオンギア回転数との回転数差もより正確に取得することができ、スムーズな噛み合いを実現できる。
【００３７】
また、データテーブルＴｂ１およびＴｂ２を用いて閾値Ｎｄｉｆｆを決定したが、以下のように、他の入力により補正係数を決定し、閾値Ｎｄｉｆｆを補正してもよい。
例えばピニオンギア１４の押し出しを開始してから、リングギアに当接するまでの遅れ時間や押し出しの加速度を含むピニオンギアの移動特性を一定として閾値Ｎｄｉｆｆを決定したが、バッテリの状態やソレノイドに流れる電流等により、このピニオンギアの移動特性が変化することがある。
そこで、エンジン回転数、クランク角度、通電時間から閾値Ｎｄｉｆｆを決定し、ソレノイド１６に印加される電圧を検出するソレノイド電圧検出手段、もしくはソレノイド１６に流れる電流を検出するソレノイド電流検出手段、もしくは電源電圧を検出する電源電圧検出手段を設けて、検出されたソレノイドに印加される電圧、ソレノイドに流れる電流、あるいは電源電圧などを入力として、各々図９、１０、１１に示すように補正係数を決定し、データテーブルＴｂ１およびＴｂ２により決定された閾値を補正係数で除算することにより補正してもよい。これにより、ソレノイドに印加される電圧、ソレノイドに流れる電流、あるいは電源電圧を入力として閾値を補正することで、ピニオンギアの移動特性が変化する場合にも、ソレノイドに印加される電圧、ソレノイドに流れる電流、あるいは電源電圧の影響を受けないスムーズな噛み合いを実現できる。
【００３８】
さらに、例えばエンジンからのトルクがタイヤまで伝わるようなギアレンジに設定されている場合において、車両の走行中にアイドルストップを行うと、車両の走行慣性等によりトルクコンバータなどエンジン以外からエンジン側に回転トルクが伝わり、エンジンの回転加速度が変化し、前記エンジン回転数の変化量が変わる場合がある。よって、上記エンジン側に伝わる回転トルクを検出する伝達トルク検出手段を設けて、検出された伝達トルクに基づきデータテーブルＴｂ１により決定された前記エンジン回転数の変化量を補正すればよい。具体的には車速を検出する車速検出手段あるいはブレーキのマスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧検出手段あるいは車両の前後加速度を検出する加速度検出手段を設けて、検出された車速やブレーキのマスタシリンダ圧あるいは前後加速度等によりデータテーブルＴｂ１により決定された前記エンジン回転数の変化量を補正してもよい。これにより、車速や車両の前後加速度の影響を考慮し、エンジン以外からエンジン側に回転トルクが伝わる場合にもスムーズな噛み合いを実現できる。
【００３９】
また、経年劣化や電源電圧の低下等によりスタータモータの立ち上がり特性が変化するため、前記ピニオンギア回転数変化量が変化する場合がある。よってスタータモータの立ち上がり特性を検出するモータ立ち上がり特性検出手段を備え、検出されたモータ立ち上がり特性に基づきデータテーブルＴｂ２により決定された前記ピニオンギア回転数変化量を補正してもよい。具体的にはスタータモータの使用回数を検出するカウンタを備えて、この検出された使用回数をデータテーブルＴｂ１への入力としてもよい。図１２に示すようにスタータの使用回数から補正係数を求め、前述したピニオンギア回転数変化量を補正係数で割り、経年劣化時のピニオンギア回転数変化量を求める。例えば４万回使用した場合には、補正係数が２となり、経年劣化時のピニオンギア回転数量は通常時の半分となる。また、電源電圧、スタータモータに印加される電圧あるいはスタータモータに流れる電流を検出する検出手段を設け、それらの検出結果によりデータテーブルＴｂ２により決定された前記ピニオンギア回転数変化量を補正してもよい。これにより、経年劣化や電源電圧の低下等の影響を受けないスムーズな噛み合いを実現できる。
【００４０】
これらにより、走行状況や電流、電圧等に即した回転数差の閾値の設定が可能となり、よりスムーズに噛み合わせることが可能となる。
【００４１】
また、コントローラ１３およびエンジンＥＣＵ１０での処理は、図１３、図１４のフローチャートに示すように、エンジンＥＣＵ１０からアイドルストップ条件の成立を受け取ると、再始動条件の成立を待たずして、すぐにスタータモータ１７へと通電を開始してもよい。
【００４２】
図１３に示すように、まず前述と同様にエンジンＥＣＵ１０において、アイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する(Ｓ２１０)。成立していなければ次の制御周期へと進む。ステップＳ２１０でアイドルストップ条件が成立していたならば、アイドルストップ制御を開始し(Ｓ２１１)、エンジンＥＣＵ１０の制御によりエンジンへの燃料供給をストップさせる。そして、ステップＳ２１２へと進み、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせる制御を開始する。
【００４３】
次に図１４を用いて噛み合い制御について説明する。
まずステップＳ２２１において、スタータモータ１７への通電によりピニオンギア１４の回転を開始する。
【００４４】
そしてステップＳ２２２において、ピニオンギア１４の押し出しを開始するタイミングを決定するための回転数差の閾値Ｎｄｉｆｆが実施の形態１と同様の手順で決定される。
【００４５】
そしてステップＳ２２３では、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｐとの回転数差と、ステップＳ２２２において決定された回転数差の閾値Ｎｄｉｆｆとを比較し、Ｎｄｉｆｆより小さければ、ステップＳ２２４へと進み、ソレノイド１６への通電によりプランジャ１５を可動させ、ピニオンギア１４を押し出し、ピニオンギアとリングギアを噛み合わせる。
【００４６】
また、ステップＳ２２３において、エンジン回転数Ｎｒとピニオンギア回転数Ｎｐとの回転数差がＮｄｉｆｆ以上であるならばステップＳ２２２へと戻り、回転数差が、閾値Ｎｄｉｆｆより小さくなるまでステップＳ２２２、Ｓ２２３を繰り返す。
【００４７】
このように、アイドルストップ条件の成立によりスタータモータの回転を開始してギアを噛み合わせることにより、クランキングによりエンジンを再始動可能な状態をより早期に実現可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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